(57)【要約】  本発明は、第１及び第２のポリオールをイソシアナートと反応させるステップを含む、流体ポリウレタン塊（２１０）を生成するステップ（１０２）であって、第１のポリオールは、分子あたり少なくとも２個のヒドロキシル基を有するポリエーテルポリオール及び／又はポリエステルポリオールであり、第２のポリオールはポリブタジエンジオールであり、イソシアナートは、イソシアナートモノマー、イソシアナートポリマー若しくはイソシアナートプレポリマー又はそれらの混合物を含み、イソシアナートモノマー、イソシアナートポリマー及びイソシアナートプレポリマーは、分子あたり２個以上のイソシアナート基を有するステップと、繊維の第１の部分（３０２）が、キャリアの表側に突き出るように、かつ繊維の第２の部分（５０６）が、キャリアの裏側に位置するように人工芝繊維（５０１）をキャリア（３０８）に組み込むステップ（１０４）と、流体ポリウレタン塊をキャリアの裏側に付加するステップ（１０６）と、流体ポリウレタン塊を硬化させるステップ（１０８）を含む、人工芝（６００）の製造方法に関する。
2019509404.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２のポリオールをイソシアナートと反応させるステップを含む、流体ポリウレタン塊（２１０）を生成するステップ（１０２）であって、
前記第１のポリオールは、分子あたり少なくとも２個のヒドロキシル基を有するポリエーテルポリオール及び／又はポリエステルポリオールであり、前記第２のポリオールはポリブタジエンジオールであり、
前記イソシアナートは、イソシアナートモノマー、イソシアナートポリマー若しくはイソシアナートプレポリマー又はそれらの混合物を含み、前記イソシアナートモノマー、イソシアナートポリマー及び前記イソシアナートプレポリマーは、分子あたり２個以上のイソシアナート基を有するステップと、
繊維の第１の部分（３０２）が、キャリアの表側に突き出るように、かつ繊維の第２の部分（５０６）が、キャリアの裏側に位置するように人工芝繊維（５０１）をキャリア（３０８）に組み込むステップ（１０４）と、
前記流体ポリウレタン塊を前記キャリアの前記裏側に付加するステップ（１０６）であって、それによって前記ポリウレタン塊が、前記繊維の少なくとも前記第２の部分を取り込むステップと、
前記キャリアの前記裏側の前記流体ポリウレタン塊を硬化させるステップ（１０８）と
を含む、人工芝（６００）の製造方法。
【請求項２】
ポリブタジエンジオールが、第１のポリオール及びイソシアナートの組み合わせの０．５〜１０重量％の量、より優先的には前記組み合わせの１．０〜９．０重量％の量、最も優先的には前記組み合わせの４．０〜８．０重量％の量を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ポリブタジエンジオールが、１０００〜６０００g/molの範囲内の、より優先的には１．５００〜４．５００g/molの範囲内の数平均分子量を有する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ポリブタジエンジオールが、水を含んだポリブタジエンジオールである、請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
第１のポリオールが、ポリブタジエンジオールを含まず、前記第１のポリオールが優先的に、ポリカルボナートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、プロピレンオキシドベースのポリオール、ポリプロピレンポリオール、ポリスルフィドポリオール、ポリエーテルグリコール又は１つ以上の前記ポリオールの混合物である、請求項１〜４のいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
第１のポリオールが、ポリエステルポリオールをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第１及び／若しくは第２のポリオールを含み、かつ／又はイソシアナートを含む混合物に湿潤剤を添加するステップをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
湿潤剤が、第１及び第２のポリオール並びにイソシアナートの組み合わせの０．０１重量％〜１．０重量％の量、より優先的には前記組み合わせの０．８重量％〜１．２重量％の量、最も優先的には前記組み合わせの０．０５〜０．１５重量％の量を有する界面活性剤である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第１及び第２のポリオールを含み、かつ／又はイソシアナートを含む混合物に油を添加するステップであって、前記油が、前記ポリオール及び前記イソシアナートの組み合わせの０．５％重量〜４重量％、より優先的には０．７重量％〜１．２重量％の量で添加されるステップをさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項記載の方法。
【請求項１０】
油がペール油である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
流体ポリウレタン塊が、１０００g/lを超える密度を有する、優先的には１１００g/l〜１５００g/lの範囲内の、より優先的には１２００g/l〜１４００g/lの範囲内の密度を有する、請求項１〜１０のいずれか一項記載の方法。
【請求項１２】
人工芝繊維をキャリアに組み込むステップが、前記人工芝繊維を前記キャリアにタフトするステップ、又は前記人工芝繊維を前記キャリアに織り込むステップを含む、請求項１〜１１のいずれか一項記載の方法。
【請求項１３】
人工芝繊維が疎水性ポリオレフィン繊維である、請求項１〜１２のいずれか一項記載の方法。
【請求項１４】
流体ポリウレタン塊を硬化させるステップが、
キャリアの裏側のポリウレタン塊を７０〜１４０℃の温度まで加熱するステップ
を含む、請求項１〜１３のいずれか一項記載の方法。
【請求項１５】
ポリマー混合物（４００）を生成するステップと、
前記ポリマー混合物をモノフィラメント（４１２）に押し出すステップと、
前記モノフィラメントを急冷するステップと、
前記モノフィラメントを再加熱するステップと、
前記モノフィラメントを人工芝繊維に成形するために、前記再加熱されたモノフィラメントを伸張するステップと
を含む、ポリマー繊維を生成するステップをさらに含む、請求項１〜１４のいずれか一項記載の方法。
【請求項１６】
生成されたポリマー混合物が、モノフィラメントの内部及び表面のポリマーを結晶化するための核剤をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１７】
人工芝繊維が、モノフィラメントの束である、請求項１〜１６のいずれか一項記載の方法。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項記載の方法に従って製造された人工芝（６００）。
【請求項１９】
ポリウレタンが、第１及び第２のポリオールとイソシアナートとの反応生成物であり、
前記第１のポリオールが、分子あたり少なくとも２個のヒドロキシル基を有するポリエーテルポリオール及び／又はポリエステルポリオールであり、前記第２のポリオールがポリブタジエンジオールであり、
前記イソシアナートが、イソシアナートモノマー、イソシアナートポリマー若しくはイソシアナートプレポリマー又はそれらの混合物を含み、前記イソシアナートモノマー、前記イソシアナートポリマー及び前記イソシアナートプレポリマーが、分子あたり２個以上のイソシアナート基を有するポリウレタンバッキング（２１０’）と、
キャリア（３０８）と、
繊維の第１の部分（３０２）が、前記キャリアの表側に突き出るように、かつ繊維の第２の部分（５０６）が、前記キャリアの裏側に位置するように前記キャリアに組み込まれ、前記繊維の少なくとも前記第２の部分が前記ポリウレタンバッキング（２１０’）に組み込まれた人工芝繊維（５０１）と
を含む人工芝（６００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工芝、及び合成芝とも呼ばれる人工芝の生成に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工芝又は人工草は、草を置き換えるために使用される繊維でできた表面である。人工芝の構造は、人工芝が草に似た外観を有するように設計される。典型的には、人工芝は、サッカー、アメリカンフットボール、ラグビー、テニス、ゴルフなどのスポーツ用、競技場又は運動場の表面として使用される。さらに、人工芝は、修景用途にしばしば使用される。
【０００３】
競技又は運動の間に踏まれた後、繊維を立たせるのを助けるために、人工芝地は定期的にブラシ掛けされる。５〜１５年の典型的な使用期間を通じて、人工芝スポーツ場が、著しい機械的摩耗に耐えられ、ＵＶに耐えられ、熱サイクル又は熱老化に耐えられ、化学物質及び様々な環境条件との相互作用に耐えられると有益であり得る。したがって、人工芝が、長い可使時間を有し、長持ちし、その使用期間を通じてその競技特性及び表面特性並びに外観を保持すると有益である。
【０００４】
米国特許出願公開第２００９／０２７５６９０号明細書には、無極性材料（例えば、ポリエチレン）と極性材料（例えば、ポリウレタン）との間の接着を促進するための方法が記載されている。無極性材料との接着は、非極性ポリオレフィン及びポリジエンベースのポリウレタンのブレンドを生成することによって促進される。ポリマーブレンドは金属合金に似た材料であり、異なる物理特性を有する新たな材料を生成するために少なくとも２種類のポリマーが一緒にブレンドされる。この純粋に「物理的な」混合において、２種類以上の異なるポリマーの巨大分子間に新たな化学結合は形成されない。
【０００５】
例えば、繊維の平滑性、引張強度、剪断力に対する抵抗、及び／又はスプライシングに対する抵抗に関する１組の所望の特性を有する人工芝繊維を製造することが望ましい場合がある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、独立項の人工芝の製造方法を提供する。実施形態は従属項に記載される。実施形態は、相互に排他的ではない場合、互いに自由に組み合わせられ得る。
【０００７】
１つの態様において、本発明は、人工芝の製造方法に関する。方法は、
第１及び第２のポリオールをイソシアナートと反応させるステップを含む、流体ポリウレタン塊を生成するステップであって、
第１のポリオールは、分子あたり少なくとも２個のヒドロキシル基を有するポリエーテルポリオール及び／又はポリエステルポリオールであり、第２のポリオールはポリブタジエンジオールであり、
イソシアナートは、イソシアナートモノマー、イソシアナートポリマー若しくはイソシアナートプレポリマー又はそれらの混合物を含み、イソシアナートモノマー、イソシアナートポリマー及びイソシアナートプレポリマーは、分子あたり２個以上のイソシアナート基を有するステップと、
繊維の第１の部分が、キャリアの表側に突き出るように、かつ繊維の第２の部分が、キャリアの裏側に位置するように人工芝繊維をキャリアに組み込むステップと、
流体ポリウレタン塊をキャリアの裏側に付加するステップであって、それによってポリウレタン塊が、繊維の少なくとも第２の部分を取り込むステップと、
キャリアの裏側の流体ポリウレタン塊を硬化させるステップと
を含む。
【０００８】
ポリウレタン（ＰＵ）ベースのバッキングを使用して人工芝を生成する前記特定の方法は、このタイプのバッキング材が疎水性ポリオレフィン繊維をより堅固に、かつより確実に固定でき得るため、有利であり得る。人工芝繊維を生成するために使用される多くのポリマー、例えば、ポリエチレンは疎水性である。それとは反対に、ポリウレタンは親水性材料である。結果として、繊維とＰＵバッキングとの間のファンデルワールス力は弱く、タフト引き抜き力が加えられたとき、繊維はＰＵバッキングから容易に引き抜かれ得る。重付加反応においてＰＵを生成するために使用される反応混合物中にポリブタジエンジオール（ＰＢＤ）を添加することによって、ＰＵはより疎水性になり、ファンデルワールス力による繊維に対するＰＵの結合が強くなる。重付加反応において、ＰＢＤは、ＰＵの疎水性を高める疎水性ポリオールとして働く。得られるＰＵは標準的なＰＵよりも疎水性であり、ポリエチレン表面又は繊維により強く結合する。新規のＰＵの変種は、疎水性材料（例えば、ＰＥ）でできた個々のモノフィラメント、複数のモノフィラメントでできた繊維又はテープをバッキング内に強く固定できる人工芝の生成のために使用される。
【０００９】
別の有益な態様において、本発明の実施形態によるＰＵベースのバッキングの生成は、該タイプのバッキングが水の影響からより良く保護されるため有利であり得る。出願人は、スポーツ場の人工芝上の水、例えば、降雨が、ＰＵに対して柔軟剤として働き得ることを観察した。ＰＵが水と接触すると、水はＰＵを柔らかくし、ＰＵを膨潤させる。膨潤は、ポリエステルベースのＰＵ並びにポリエーテルベースのＰＵの両方において、繊維の機械的固定を破壊させ得る。さらに、水との接触は、けん化によってポリエステルベースのＰＵを化学的に破壊し得、これもまた、ＰＵバッキング内の繊維の機械的固定を破壊させ得る。したがって、別の態様において、本発明の実施形態は、水及び水性液体に曝されたときに著しく膨潤することも、けん化することもない加水分解に安定なＰＵの形態を提供するための方法に関する。
【００１０】
したがって、実施形態によれば、ＰＵの疎水性を高めるために、かつ／又は加水分解に安定なＰＵの形態、すなわち、水に曝されたときに膨潤することも、けん化することもないＰＵを生成するために、かつ／又はＰＵバッキングに少なくとも部分的に組み込まれた疎水性ポリオレフィン繊維を機械的に強く固定するために、ポリブタジエンジオールが、ポリオールに、又はポリオール及びイソシアナートを含む反応混合物に添加される。
【００１１】
別の有益な態様において、ＰＢＤとポリイソシアナートとの間の化学結合が形成され、それによって、親水性物質と疎水性物質が単一のブレンドに組み合わせられる場合に起こり得る剥離現象を防ぐ。化学結合を形成する反応は重付加反応であり、それによって、第１のポリオール並びにＰＢＤそれぞれがイソシアナートと反応してポリウレタンを生成する。
【００１２】
実施形態によれば、イソシアナートはジイソシアナートである。
【００１３】
実施形態によれば、第１のポリオールの分子１個あたり少なくとも２個のヒドロキシル基は、２個の末端ヒドロキシル基である。
【００１４】
実施形態によれば、ポリブタジエンジオールは、第１のポリオール（すなわち、ポリエステルポリオール又はポリエーテルポリオール）及びイソシアナートの組み合わせの０．５〜１０重量％の量を有する。該実施形態のいくつかによれば、ポリブタジエンジオールは、該組み合わせの１．０〜９重量％の量を有し、優先的には該組み合わせの４．０〜８．０重量％の量を有する。
【００１５】
その内部に埋め込まれたポリオレフィン繊維を強く固定するため、特に高疎水性のモノフィラメント、例えば、ＰＥモノフィラメントを使用するとき、いわゆる「スティップスリック現象」が起こるＰＵバッキングをこのＰＢＤ濃度は生成することが観察されているため、前記特徴は有益であり得る。スティックスリップ現象は、２つの表面（例えば、ＰＥ繊維表面及び該繊維を取り囲むＰＵ表面）の相対的な動きのある特定の形態を表し、それによって表面の動きは、対応する摩擦力の変化と共に、互いにくっつきあい、互いに滑りあうことを交互に繰り返す。典型的には、２つの表面間の静摩擦係数（発見的数値）は、動摩擦係数よりも大きい。加えた力が静摩擦を克服できるほど十分に大きい場合は、摩擦が動摩擦まで減少すると、動きの速度が急上昇し得る。典型的には、スティップスリック現象は、例えば、ヒトの皮膚及びＰＥ繊維の相対的な動きに関して、この文脈において怪我及び皮膚の火傷のリスクが増加し得るため、望ましくない現象とみなされる。しかし、出願人は、驚くべきことに、スティップスリック現象が、ＰＥ／ＰＵ表面の動きの文脈において、タフト引き抜き力に対する繊維の抵抗を増加させるため、望ましい有用な現象であることを観察した。引く力が、バッキングから繊維をある距離引き抜けるほど十分に高い場合でも、スティップスリック現象は再び繊維を止め、それによって、動摩擦係数よりもむしろ静摩擦係数が影響する。
【００１６】
したがって、本発明の別の有益な態様によれば、疎水性ポリオレフィン繊維又はモノフィラメント、特にＰＥベースの繊維及びモノフィラメントを、スティップスリック現象を示すことによって特によく機械的に固定するＰＵベースの人工芝バッキングが提供される。
【００１７】
特に、第１のポリオール及びイソシアナートの組み合わせの２．０〜４．０重量％の最も好ましい濃度範囲内の、例えば、該組み合わせの３重量％のＰＢＤが反応混合物に添加されるとき、人工芝繊維は、場合によって、ＰＵバッキング内に堅固に固定されるため、繊維は、多くの場合、バッキングから引き抜かれるよりもむしろ切断され、引き裂かれる。
【００１８】
ポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオールはいずれも、単一のタイプのポリオール又は異なるタイプのポリオールの混合物からなり得る。実施形態に応じて、ＰＢＤ及び第１のポリオールは、反応混合物に個別に添加され得、又はイソシアナートと混合される単一の混合物に含有され得る。
【００１９】
実施形態によれば、第１のポリオールは、どのようなＰＢＤ及び水素化ＰＢＤも含まない。言い換えれば、第１のポリオールは、１つ以上の非ＰＢＤ−ポリオールからなる。
【００２０】
実施形態によれば、第１のポリオールは、好ましくはポリエーテルポリオールである。
【００２１】
実施形態によれば、第１のポリオールは、好ましくは、ポリカルボナートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、プロピレンオキシドベースのポリオール、ポリプロピレンポリオール、ポリスルフィドポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（ＰＴＭＥＧ）のようなポリエーテルグリコール又は１つ以上の該ポリオールの混合物を含む群より選択される。「プロピレンオキシドベースのポリオール」は、プロピレンオキシドモノマーからなるか、又はこれを含むモノマー混合物から生成され得る。
【００２２】
別の実施形態では、第１のポリオールは、１つ以上の上述のポリエーテルポリオールと、４００〜２０００mg KOH/gの範囲のヒドロキシル価を有するジ−又はトリ−グリコールとの混合物である。優先的には、該ジ−又はトリ−グリコールは、短鎖のジ−又はトリ−グリコールである。例えば、ジ−又はトリ−グリコールは、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、メチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコールのうちの１つ以上であり得る。ジ−又はトリ−グリコールの添加は、ＰＵの架橋密度が増加し得るため有利であり得る。
【００２３】
別の実施態様において、第１のポリオールは、ポリエーテルポリオール及びポリエステルポリオールの混合物を含むか、又はこれからなる。例えば、該ポリエステルポリオールは、例えば、Ｄｅｓｍｏｐｈｅｎ  １１５０のような、例えば、ヒマシ油ベースのポリオール又は大豆油ベースのポリオールのような植物油ベースのポリオールであり得、あるいは再エステル化プロセスから得られ得る。
【００２４】
実施形態によれば、第１のポリオールは、５００〜６０００g/molの範囲内の、より優先的には１．５００〜４．０００g/molの間の数平均分子量を有する。
【００２５】
数平均分子量Ｍｎは、サンプル中のすべてのポリマー分子の全重量をサンプル中のポリマー分子の総数で割ったものである。
【００２６】
実施形態によれば、ポリエーテルポリオールは、約５０〜６０mg KOH/gのヒドロキシル価を有する二官能基のポリエーテルポリオールである。別の例によれば、約２６〜３０mg KOH/gのヒドロキシル価を有する二官能基のポリエーテルポリオール、例えば、約４０００g/molの数平均分子量を有するプロピレンオキシドに基づくポリオールが使用され得る。しかし、より低い分子量又はさらにはより高い分子量を有するポリエーテルポリオールを使用することもできる。
【００２７】
実施形態によれば、ポリブタジエンジオールは、１０００〜６０００g/molの範囲内の、より優先的には１．５００〜４．５００g/molの間の数平均分子量を有する。
【００２８】
好ましい実施形態によれば、ポリブタジエンジオールは水素化ポリブタジエンジオールである。水素化ＰＢＤの使用は、生成されたＰＵの化学的安定性を高め得る。特に、水素化ＰＢＤの飽和性は耐光性及び耐候性を与え、ＰＵバッキングが黄変したり、又は柔軟性、伸び、及び強度などのその機械的特性を失ったりするのを防ぐ。
【００２９】
例えば、その二重結合が完全に（＞９７％）水素化され、ヒドロキシル単位が保持された、約２０００g/molの数平均分子量を有する水素化ポリブタジエンジオールが、反応混合物に添加されるＰＢＤとして使用され得る。別の例によれば、約３０００g/molの数平均分子量を有するポリブタジエンジオールが、反応混合物に添加されるＰＢＤとして使用され得る。
【００３０】
実施形態によれば、方法は、第１及び／若しくは第２のポリオール並びに／又はイソシアナートを含む混合物に湿潤剤を添加するステップをさらに含む。
【００３１】
ＰＵ塊を生成するための反応混合物に湿潤剤を添加するステップは、湿潤剤が表面張力を低下させ、ＰＵ塊が（例えば、疎水性ポリオレフィンベースのテキスタイルであり得る）キャリアを濡らすのを、かつ／又はＰＵバッキングに少なくとも部分的に組み込まれたモノフィラメント及び繊維を濡らすのを湿潤剤が助けるため有利であり得る。モノフィラメントを濡らすことは、ＰＵコーティングされたバッキング内のタフトされたＰＥモノフィラメントの束を固定するための、特に要求が厳しい課題である。この理由は、モノフィラメントのタフトの束が、多くの場合、互いに非常に近く並べられ、それによって、タフトされたモノフィラメントの束内の空間にＰＵ液体又はＰＵ発泡体が侵入できなくなるためである。
【００３２】
同じだがＰＢＤのない反応混合物から生成されたＰＵと比べて、ＰＢＤが液体ＰＵ塊の粘度を増加させることが観察されているため、湿潤剤の使用は有利であり得る。観察されているのは、キャリアのテキスタイルの濡れ及び／又は繊維の濡れが、ＰＵ粘度の増加によって低下するということである。湿潤剤の使用は、この現象を補い、それによって、繊維の濡れに悪影響を及ぼさずに疎水性を高める。
【００３３】
別の有益な態様において、湿潤剤は、粘度の増加を補うため、より多くのＰＢＤ量の使用を可能にし、したがって、より疎水性のＰＵの生成を可能にする。
【００３４】
実施形態によれば、湿潤剤は、第１及び第２のポリオール並びにイソシアナートの組み合わせの０．０１重量％〜１．０重量％の量、より優先的には該組み合わせの０．８重量％〜１．２重量％の量、最も優先的には該組み合わせの０．０５〜０．１５重量％の量を有する界面活性剤である。
【００３５】
前記界面活性剤濃度は、典型的には、強い発泡体生成、並びに人工芝バッキングのキャリアの裏側に付与されたＰＵ発泡体の密度及び体積の制御には十分高くはない。しかし、本発明の実施形態による界面活性剤は、発泡体を生成するためではなく、むしろ湿潤剤として添加されるため、前述の濃度範囲は好ましい。
【００３６】
本明細書において用いられるキャリアの「裏側」は、繊維のより大きな部分が出てくる側とは反対の側である。
【００３７】
本明細書において用いられる「界面活性剤」は、２つの液体間又は液体と固体の間の表面張力（又は界面張力）を低下させる化合物である。界面活性剤は、例えば、両親媒性物質、特に、疎水基及び親水基の両方を含有する両親媒性有機物質であり得る。したがって、界面活性剤は、非水溶性（又は油溶性）成分及び水溶性成分の両方を含有する。界面活性剤は液体ＰＵ塊内を拡散し、ＰＵ塊と、疎水性モノフィラメント及び／又はバッキングの疎水性キャリアとの間の界面で吸着する。例えば、界面活性剤は、例えば、Ｔｒｉｔｏｎ  Ｘ−１００などの炭化水素界面活性剤、又は、より優先的には、フルオロ界面活性剤若しくは炭化水素界面活性剤及びフルオロ界面活性剤の混合物であり得る。フルオロ界面活性剤は、直鎖のフルオロカーボンの形態の疎水性尾部及び極性部分を有する。フルオロ界面活性剤は、過酷な熱的及び／又は化学的環境においても特に安定である。
【００３８】
実施形態によれば、方法は、ポリオールを含む、かつ／又はイソシアナートを含む混合物に油を添加するステップを含む。油は、ポリオール及びイソシアナートの組み合わせの０．５重量％〜４重量％、より優先的には０．７重量％〜１．２重量％の量で添加される。好ましくは、油は鉱油であり、さらに好ましくはペール油又はペール油の混合物である。
【００３９】
油は、周囲温度で粘性液体であり、かつ疎水性及び親油性の両方である任意の中性の非極性化学物質である。油は、高い炭素含有量及び水素含有量を有し、通常、可燃性で界面活性がある。
【００４０】
本明細書において用いられる「ペール油」又は「ホワイトオイル」は、ごく淡い色又は無色で化学的に不活性な、高度に精製された鉱油である。例えば、（透過光によって測定される）その色が麦わら色から淡黄色になるまで精製された石油系潤滑油又はプロセス油が「ペール油」である。優先的には、本発明の実施形態のために使用されるペール油はまた、純粋で、安定であり、無臭かつ非毒性である。ホワイトオイルは白色ではなく、非常に澄んでいるので、「ホワイトオイル」という用語は誤称である。ペール油は、使用されるプロセスに応じて様々な物質から生成され得る。例えば、ナフテン系油及びいくつかの鉱油がペール油として使用され得る。
【００４１】
例えば、特別に選択されたワックスを含まない原油から、激しい水素化を利用して精製された淡色の非汚染性ナフテン系油、例えば、ＰＡＬＥ  ＯＩＬ  ４０−ＮＹＮＡＳのＮＹＴＥＸ  ５１３０が使用され得る。
【００４２】
本明細書において用いられる「タフティング」という用語は、現存するキャリアに繊維を組み込む別の方法である。 繊維の短いＵ字形のループが片側からキャリアを通って導入され、したがって、その端部は他の方向のキャリアの外側に向く。通常、タフトヤーンは、もう片側に「点」の規則的な配列を形成する。必要ではないが、安全のためにＵ字形のループが位置するキャリアの片側にタフト繊維が結ばれ得る。次いで、タフトヤーンの端部は、続いてフェルト化し、キャリアから突き出た繊維の緻密層を形成するように、任意でほつれさせたり、又は加工したりすることができる。
【００４３】
本明細書において用いられる「織る」という用語は、（モノフィラメント又はモノフィラメントの束であり得る）人工芝繊維を現存するキャリアメッシュに組み込む方法であり、それによって、人工芝繊維と、キャリアメッシュを形成した（複数の）繊維とが交絡する。交絡した繊維とメッシュは、ファブリック状又は布状の構造を形成する。人工タフト繊維が、織ることによって組み込まれるとき、繊維は、一連のメッシュ繊維を少なくとも３回交絡させる。したがって、繊維が、タフティングではなく織ることによって組み込まれるとき、より高い割合の人工芝繊維がキャリア材料内で交絡する。これは、摩耗及び裂けに対する人工芝の抵抗を増加させ得る。
【００４４】
ペール油の添加は、液体ＰＵ塊の粘度をさらに低下させ得、それによってキャリア並びに／又は人工芝のモノマー及び繊維の濡れを向上させ、機械的固定の強度を向上させる。
【００４５】
実施形態によれば、方法は、ポリオールに、又はイソシアナートに、又はそれらを含む反応混合物に触媒を添加するステップをさらに含む。
【００４６】
実施形態によれば、流体ポリウレタン塊は、１０００g/lを超える密度を有し、優先的には１１００g/l〜１５００g/lの範囲内の、より優先的には１２００g/l〜１４００g/lの範囲内の密度を有する。第１のポリオール及び／又は触媒は、生成されたＰＵ塊の密度が、記載の密度範囲のうちの少なくとも１つの中にあるように選ばれ得る。膨れずに容易に敷くことができて、弾性があり、様々な引く力、押す力及び剪断力に対して頑健なＰＵベースの人工芝バッキングを該密度範囲が与えることが観察されている。
【００４７】
いくつかの実施形態によれば、液体ＰＵ塊は、非発泡ポリウレタン、すなわち、（実質的に）非多孔質のＰＵである。
【００４８】
この高密度範囲内の発泡体及び流体は、多くの場合、高粘性であり、多くの場合、繊維、特にモノフィラメント束内のモノフィラメントを適切に濡らさない。しかし、より疎水性のＰＵの形態を使用し、場合により湿潤剤をさらに含むことによって、ファンデルワールス力によってＰＥフィラメントを堅固に固定するために、同様に前述の高密度を有するＰＵ塊が使用され得る。したがって、本発明の実施形態は、高密度ＰＵバッキング内でも疎水性繊維を堅固に固定することを可能にし得る。
【００４９】
実施形態によれば、人工芝繊維をキャリアに組み込むステップは、人工芝繊維をキャリアにタフトするステップを含む。代替の実施形態によれば、人工芝繊維をキャリアに組み込むステップは、人工芝繊維をキャリアに織り込むステップを含む。
【００５０】
実施形態によれば、人工芝繊維は、モノフィラメントの束である。この文脈において、標準的なＰＵ発泡体及び流体は通常、モノフィラメントの束の内部に位置するモノフィラメントを濡らすことができないため、より疎水性のＰＵのバージョンを、場合により湿潤剤と組み合わせて使用することは特に有利である。該束内のモノフィラメントも濡らすことによって、機械的固定が著しく向上される。
【００５１】
実施形態によれば、人工芝繊維は、疎水性ポリオレフィン繊維、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）繊維、ポリプロピレン（ＰＰ）繊維、ポリブチレン繊維、又は主成分として疎水性ポリオレフィンを含むポリマーブレンドからなる繊維である。
【００５２】
実施形態に応じて、例えば、キャリアの裏側に付与及び分散させた液体ＰＵ塊を室温でインキュベートすることによって、又はＰＵバッキングを室温を大幅に上回る温度まで所与の時間加熱することによって、硬化プロセスが受動的に実施され得る。
【００５３】
いくつかの実施形態によれば、流体ポリウレタン塊を硬化させるステップは、キャリアの裏側に付与及び分散させたポリウレタン塊を７０〜１４０℃の温度まで加熱するステップを含む。例えば、熱は、１〜５分間、優先的には２〜３分間加えられる。
【００５４】
硬化プロセスは「キュアリング」プロセスとも呼ばれ、ＰＵ塊が硬化してその強度を発現するように、ＰＵ塊から残液を除くために実施される。バッキング上の硬化されたＰＵ塊は、流体ポリウレタン塊に組み込まれた繊維の部分をしっかりと包み込む。
【００５５】
実施形態によれば、方法は、ポリマー繊維を生成するステップをさらに含む。生成は、
ポリマー混合物を生成するステップと、
ポリマー混合物をモノフィラメントに押し出すステップと、
モノフィラメントを急冷するステップと、
モノフィラメントを再加熱するステップと、
モノフィラメントを人工芝繊維に成形するために、再加熱されたモノフィラメントを伸張するステップと
を含む。
【００５６】
実施形態によれば、生成されたポリマー混合物は、モノフィラメントの内部及び表面のポリマーを結晶化するための核剤をさらに含む。核剤は、無機及び／若しくは有機物質又はそれらの混合物である。
【００５７】
本明細書において用いられる「核剤」は、ポリマー、特に半結晶性ポリマーの結晶化を促進する物質である。これらの添加剤は、ポリマー溶融物に不均一な表面を与えて、結晶化プロセスを熱力学的により有利にすることによって機能する。
【００５８】
例えば、核剤として使用される無機物質は、次のうちの１つ以上からなり得る：
−タルカム；
−カオリン；
−炭酸カルシウム；
−炭酸マグネシウム；
−シリカート；
−ケイ酸；
−ケイ酸エステル；
−アルミニウム三水和物；
−水酸化マグネシウム；
−メタリン酸及び／又はポリリン酸；並びに
−石炭フライアッシュ；
例えば、核剤として使用される有機物質は、次のうちの１つ以上からなり得る：
−１，２−シクロヘキサン二炭酸塩；
−安息香酸；
−安息香酸塩；
−ソルビン酸；及び
−ソルビン酸塩。
【００５９】
再加熱されたモノフィラメントの伸張によってモノフィラメントは人工芝繊維に成形され、伸張時、核剤は、モノフィラメント内のポリマーの結晶性部分の生成を促進する。結晶性部分の生成の促進は、モノフィラメントの表面粗さを増加させる。
【００６０】
実施形態によれば、モノフィラメントを形成するために押し出される生成されたポリマー混合物は、モノフィラメントの内部及び表面のポリマーを結晶化するための核剤をさらに含む。
【００６１】
実施形態によれば、人工芝繊維は、モノフィラメントの束からなる。したがって、モノフィラメントは、少なくとも２本の、好ましくは少なくとも４本のモノフィラメントの束としてキャリアに組み込まれ、流体ＰＵ塊で濡らされる。
【００６２】
本発明の実施形態による液体ＰＵ塊と組み合わせて人工芝繊維を形成するポリマー混合物中の核剤の使用は、モノフィラメントの束からなる人工芝繊維でさえも、核剤によって誘発される表面粗さの増加のために、バッキング内に堅固に、かつ確実に固定され得るという有利な相乗効果を有し得る。特に、スリップ−スティック現象が促進され得る。個々のモノフィラメントの表面の結晶性部分は、表面粗さを増加させ、表面の全体のサイズを増大させ、それによって、バッキングの「疎水化」ＰＵとの接触面積を増大させる。毛管力は、束内の個々のモノフィラメントの表面に沿ってキャリア及びバッキングの内部に水を染み込ませ（降らせ）得るため、キャリアにまとめて組み込まれたモノフィラメントの束は、機械的な強い力によって引き抜かれるリスクが特に高いことが観察されている。いくつかの最先端の人工芝タイプでは、束内のモノフィラメントがしっかり包まれているため、二次バッキングは束の内部に到達できず、したがって、個々のモノフィラメントを機械的に固定できない。しかし、水はＰＵ塊よりもはるかに粘性が低く、束の内部に到達できて、それによって、親水性のバッキング材は束から離れ、又はさらには、二次バッキングとして使用される疎水性材料と親水性材料のブレンドが剥離する。それとは反対に、核剤によって表面粗さが増加したモノフィラメントの束の使用は、モノフィラメントの表面粗さを増加させ得、液体ＰＵ塊がモノフィラメントの束の内部に到達することを可能にし得る。したがって、核剤は、「疎水化」ＰＵ塊がモノフィラメントの束の内部に到達すること、束のすべてのモノフィラメントを個別に機械的に固定すること、雨水が束に侵入するのを確実に防ぎ、したがって、該水によって引き起こされる剥離現象を防ぐことを可能にし得る。実際、繊維をバッキングから引き抜くとき「スリップ−スティック」現象が観察される。スティップ−スティック現象は、繊維がその元の位置から離れた場合でさえ、繊維が引き抜かれるのを食い止め得る。
【００６３】
実施形態によれば、人工芝繊維を人工芝バッキングに組み込むステップは以下を含む：
配置された人工芝繊維のモノフィラメントの第１の部分がキャリアの下側に露出し、該モノフィラメントの第２の部分がキャリアの上側に露出する、キャリア上に複数の人工芝繊維を配置するステップと、
少なくとも第１の部分が流体ポリウレタン塊に埋め込まれるように流体ポリウレタン塊をキャリアの下側に付加するステップと、
配置された人工芝繊維のモノフィラメントの少なくとも第１の部分を取り囲み、それによって機械的に固定する膜に流体ポリウレタン塊を固化させ、固体膜が人工芝バッキングとして働くステップ。
【００６４】
モノフィラメントの押出及び伸張の後、モノフィラメントポリマーは、結晶性部分及び非晶性部分を含む。伸張時にポリマー混合物中に核剤が存在すると、結晶性部分のサイズが非晶性部分に比べて大きくなる。
【００６５】
実施形態によれば、無機核剤の少なくとも２０％は、１マイクロメートルよりも小さい粒径を有する。
【００６６】
実施形態によれば、モノフィラメントを生成するために使用されるポリマー混合物は、核剤として働く０，０１〜３重量パーセントの無機物質を含む。
【００６７】
実施形態によれば、モノフィラメントを形成するポリマーは、次のうちのいずれか１つである：ポリエチレン、ポリプロピレン、及びそれらの混合物。
【００６８】
実施形態によれば、核剤は無機物質であり、核剤の規定量は、ポリマー混合物の０，０１〜３重量パーセントである。
【００６９】
別の態様において、本発明は、本明細書に記載の実施形態のいずれか１つによるＰＵベースの人工芝を生成するための方法に従って製造された人工芝に関する。
【００７０】
別の態様において、本発明は、ポリウレタンバッキングを含む人工芝に関する。ポリウレタンは、第１及び第２のポリオールとイソシアナートとの反応生成物である。第１のポリオールは、分子あたり少なくとも２個のヒドロキシル基を有するポリエーテルポリオール及び／又はポリエステルポリオールである。第２のポリオールはポリブタジエンジオールである。イソシアナートは、イソシアナートモノマー、イソシアナートポリマー若しくはイソシアナートプレポリマー又はそれらの混合物を含む。イソシアナートモノマー、イソシアナートポリマー及びイソシアナートプレポリマーは、分子あたり２個以上のイソシアナート基を有する。
【００７１】
人工芝は、繊維の第１の部分が、キャリアの表側に突き出るように、かつ繊維の第２の部分が、キャリアの裏側に位置するように、キャリア及びキャリアに組み込まれる人工芝繊維をさらに含み、繊維の少なくとも第２の部分がポリウレタンバッキングに組み込まれる。
【００７２】
組み合わせた実施形態が相互に排他的ではない限り、１つ以上の上述の本発明の実施形態が組み合わせられ得るものと理解される。
【００７３】
以下で、図面を参照して、単なる例として本発明の実施形態をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】ＰＵベースの人工芝の製造方法のフローチャートを示す図である。
【図２】ＰＵを生成するための抽出物及び反応混合物を含む複数のタンク及びミキサーを示す図である。
【図３】「ナイフオーバーロール」ＰＵコーティングプロセスを示す図である。
【図４】モノフィラメントへのポリマー混合物の押出を示す図である。
【図５】人工芝繊維のタフティング並びに繊維の第１及び第２の部分を示す図である。
【図６】ＰＵバッキングに埋め込まれたモノフィラメント及び繊維の部分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７５】
これらの図において同様の番号が付けられた要素は、同等の要素であるか、又は同じ機能を果たす。先に説明した要素は、機能が同等である場合、後の図で必ずしも説明されない。
【００７６】
図１は、例えば、図６に示すＰＵベースの人工芝バッキング６０２の製造方法のフローチャートを示す。第１のステップ１０２において、流体ポリウレタン塊２１０が、例えば、図２に示すように生成される。液体ＰＵ塊の生成は、第１及び第２のポリオールをイソシアナートと反応させるステップを含む。第１のポリオールは、ポリエーテルポリオール若しくはポリエステルポリオール又はそれらの混合物であり、第２のポリオールはポリブタジエンジオールである。ポリエーテル及び／又はポリエステルポリオールは、分子あたり２個のヒドロキシル基を有する。
【００７７】
ポリエーテルポリオールは、触媒（多くの場合、水酸化カリウムなどの強塩基、又はヘキサシアノコバルト酸亜鉛−ｔ−ブタノール錯体などの複合金属シアン化物触媒）の存在下で、エチレンオキシド又はプロピレンオキシドのようなエポキシドを多官能性開始剤と反応させることによって調製される。一般的なポリエーテルポリオールは、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びポリ（テトラメチレンエーテル）グリコールである。
【００７８】
ポリエステルは、ポリオール及びジカルボン酸（又はそれらの誘導体）の縮合又は逐次重合、例えば、ジエチレングリコールとフタル酸との反応によって生成される。あるいは、ヒドロキシル基及びカルボン酸（又はそれらの誘導体）は、カプロラクトンの場合のように同じ分子内にあり得る。ポリエーテルポリオール及び／又はポリエステルポリオールは、様々な供給業者から既製品で購入できる。
【００７９】
イソシアナートは、イソシアナートモノマー、イソシアナートポリマー又はイソシアナートプレポリマー又はイソシアナートモノマー、イソシアナートポリマー及びイソシアナートプレポリマーの混合物を含む。イソシアナートモノマー、ポリマー及びプレポリマーは、分子あたり２個以上のイソシアナート基を有する。
【００８０】
例えば、イソシアナートはメチレンジフェニルジイソシアナート（「ＭＤＩ」）であり得る。ＭＤＩは芳香族ジイソシアナートである。ＭＤＩは、３種類の異性体、２，２’−ＭＤＩ、２，４’−ＭＤＩ、及び４，４’−ＭＤＩで存在する。本発明の実施形態は該異性体のいずれかに基づき得、優先的に４，４’異性体がイソシアナートとして使用される。ＭＤＩは、ＰＵ塊の製造において、ポリオールと（すなわち、ＰＢＤ及びポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオールと）反応する。
【００８１】
ステップ１０４において、１つ以上の芝繊維がキャリア（例えば、テキスタイル、又は穿孔を含む他の材料）に組み込まれる。例えば、組み込みは、モノフィラメント（例えば、伸張したモノフィラメント）を人工芝繊維に製織し、紡績し、加撚し、巻返しし、かつ／又は束ねて、繊維をキャリアに組み込むステップを含み得る。人工芝のこの製造技術は、例えば、米国特許出願公開第２０１２／０１２５４７４号明細書により公知である。
【００８２】
ステップ１０６において、ステップ１０２において生成された液体ＰＵ塊がキャリアの裏側の裏側に付加される（例えば、図３参照）。それによって、束ねた繊維内のモノフィラメントを含む繊維、及びキャリア材料が液体ＰＵ塊で濡らされる。
【００８３】
ステップ１０８において、液体ＰＵ塊は、ＰＵバッキングと繊維材料との間の化学結合の形成を必要とせずに疎水性繊維を強く固定する固体ＰＵベースの人工芝バッキングに固化する。例えば、キャリアの裏側のＰＵ塊は、室温で、又はオーブン内で硬化され得る。
【００８４】
図２は、ＰＵを生成するための抽出物及び反応混合物を含む複数のタンク及びミキサーを示す。
【００８５】
ポリエーテルポリオール又はポリエステルポリオール（ただし、水素化ＰＢＤではない。）を含む第１の混合物を生成するために第１の混合ユニットが使用される。例えば、第１の混合物は、ポリエーテルポリオール、例えば、約４０００g/molの数平均分子量を有するポリエーテルポリオール、例えば、重合されたプロピレンオキシドに基づくポリオールを含む。ポリエーテルポリオールは、例えば、既製のポリオールの形態で得られ得る。
【００８６】
場合により、第１の混合物はフィラー材料を含む。フィラーの添加は、コストを低減し得、かつ／又は特定の外観若しくは重量を実現するのに役立ち得る。フィラーは、例えば、粉砕石灰石、沈降炭酸カルシウム、チャイナクレー、コールドフライアッシュ、シリカート、及び非反応性液体を含む他の不活性材料の群より選択され得る。さらに、アルミニウムトリヒドロキシド又はポリリン酸アンモニウムのような難燃効果及び／若しくは膨張効果を有するフィラー又は上述のフィラーの混合物が使用され得る。
【００８７】
さらに、第１の混合物は、ＰＵを生成する重付加反応を促進するための触媒を含み得る。触媒は、例えば、アミン化合物及び金属−有機錯体であり得る。従来のアミン触媒は、トリエチレンジアミン（ＴＥＤＡ、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン又はＤＡＢＣＯ）、ジメチルシクロヘキシルアミン（ＤＭＣＨＡ）、及びジメチルエタノールアミン（ＤＭＥＡ）などの三級アミンであった。
【００８８】
ポリウレタン触媒として使用される金属−有機錯体は、例えば、水銀（例えば、水銀カルボキシラート）、鉛、スズ（例えば、アルキルスズカルボキシラート及びオキシド）、ビスマス及び亜鉛（例えば、ビスマス及び亜鉛カルボキシラート）に基づき得る。
【００８９】
次いで、第１の混合物が、第１のタンク２０２、例えば、デイタンク、すなわち、１日分の使用に備えたサイズのタンク内に保管される。
【００９０】
第２の混合物、すなわち、イソシアナートモノマー／ポリマー／プレポリマー混合物、例えば、ＭＤＩが、優先的に同様にデイタンクである第２のタンク２０４内に保管される。
【００９１】
典型的には第１及び第２のタンクよりもサイズが小さい別の容器２０６は、第３の物質混合物を含む。第３の物質混合物はＰＢＤを含み、場合により、湿潤剤、ペール油及び／又は１つ以上の別の添加剤などの別の物質を含む。１つ以上の別の添加剤は、例えば、難燃剤、顔料、エキステンダー、架橋剤、発泡剤などであり得る。容器２０６は、ブレンダー２０８の部分であり得、又はこれに連結され得る。ブレンダー２０８は、第１の容器から第１の混合物を受け入れ、第２の容器２０４から第２の混合物を受け入れ、別の容器２０６からＰＢＤ及び１つ以上の任意選択の物質（湿潤剤、ペール油及び／又は別の添加剤）を受け入れる。ブレンダー２０８は、物質濃度が本発明の実施形態のために本明細書に記載の範囲内である反応混合物２１０を生成するのに適した量で各タンク及び容器から受け入れた第１、第２及び第３の混合物をブレンドする。例えば、第３の混合物中のＰＢＤ分子内のＯＨ基の数と合わせた第１の混合物中の第１のポリオール分子内のＯＨ基の数が、イソシアナート分子（モノマー及びプレポリマー）内のＮＣＯ基の数と概ね一致する（例えば、「０．９：１」〜「１：０．９」の範囲の比の範囲内）ように第１、第２及び第３の混合物がブレンドされる。反応混合物中のＰＢＤが、第１のポリオール及びイソシアナートの組み合わせの０．５〜５重量％の濃度範囲を有するような量で、第３の混合物は、ブレンダー２０８によって反応混合物２１０に添加される。
【００９２】
第３の混合物の一例を以下に示す：
【表１】
2019509404.tif 000003
【００９３】
ＰＢＤが、第１のポリオール及びイソシアナートの組み合わせの０．５〜５％の量で反応混合物／液体ＰＵ塊に含有されるように、第３の混合物は、第１及び第２の混合物とブレンドされる。
【００９４】
実施形態によれば、第１及び第２のタンク内の第１及び第２の混合物は、ポリオール部分が第１のタンク内の第１の混合物として働き、ポリイソシアナート部分が第２のタンク内の第２の混合物として働く「２パック系」又は「２成分系」として供給される。第１及び第２の混合物は、既製の２成分ＰＵ生成系として購入され得るが、容器２０６内の第３の混合物は、例えば、所望の着色効果を実現するためにある顔料を添加することによって、又は所望のＰＵ密度で所望の粘度を実現するためにある量のＰＢＤ及び／又は油並びに湿潤剤を添加することによって、顧客の特定の必要に合わせてカスタマイズされ得る。
【００９５】
ブレンダー２０８は低圧ギヤポンプであり得、これは所望の混合量の第１、第２及び第３の混合物を生成する。比及び材料分布はコンピュータ支援装置によって操作される。ＰＵ塊２１０の粘度にも関わらず、ＰＵ塊は人工草のタフトに深く浸透し、テキスタイルのキャリア及びそこに含有されるモノフィラメントを濡らす。
【００９６】
ブレンダー２０８によって生成された反応混合物２１０は、ホースの形態を有し得る容器２１２に出力される。チャンバ２１２は、コーター、例えば、図３に示す「ナイフオーバーロール」コーティングアセンブリにつながる開口部２１４を有する。典型的には、ブレンダー２０８によって出力される反応混合物は、コーティングアセンブリの部分である開口部２１４に３０秒以内で到達する。この時点で、一片の人工芝のキャリアのテキスタイルをコーティングするために使用される液体ＰＵ塊の生成につながる重付加反応は、大部分が既に終了しているが、一部の反応がコーティングプロセスの間もまだ継続し得る。
【００９７】
実施形態によれば、（複数の）第１のポリオール、ＰＢＤ及びイソシアナート全部で少なくとも２５％を構成し、他の実施形態によれば、液体ＰＵ塊を生成するために使用される全反応混合物の総量の少なくとも４０％、又はさらには９５％超が（キュアリングプロセス後に）人工芝バッキングとして使用される。これは、フィラー、湿潤剤、ペール油及び任意の別の添加剤（例えば、エキステンダー、架橋剤、界面活性剤、難燃剤、発泡剤、顔料など）の全体で、典型的には、７５％未満、又は６０％未満を構成し、あるいは別の実施態様において、反応混合物の５重量％未満がＰＵを生成するために使用されることを意味する。一例は、イソシアナート約２０％、ＰＢＤ ４％、第１のポリオール２０％、触媒２％、油、染料又は難燃剤のような添加剤３％、及びフィラー材料５１％を含む反応混合物であろう。いくつかの例の実施態様において、反応混合物は、どのようなフィラー材料も含まない。
【００９８】
好ましい実施形態によれば、液体ＰＵ塊は、非発泡ポリウレタン、すなわち、（実質的に）非多孔質であるＰＵである。
【００９９】
ポリオール又はポリヒドロキシル化化合物は、水を吸収することが公知であり、一般的に、配合物に水を導入するための源である。水分は、ポリヒドロキシル化化合物又はいくつかの他の原料のいずれかに導入され、この水分は、イソシアナートと反応して尿素結合を形成し、かつ二酸化炭素を生成し得る。尿素結合は強く、望ましいが、二酸化炭素は生成物中に気泡を生じる原因になる。多くの場合、生成物中の気泡の存在は、ＰＵバッキングの構造を脆弱にする。したがって、本発明の実施形態によれば、反応条件及び抽出物は、非発泡液体ＰＵ塊２１０が生成されるように選ばれる。「非発泡」液体ＰＵ塊の生成は、例えば、“Polyurethanes:Science, Technology, Markets, and Trends”, Mark F. Sonnenschein, ISBN:978-1-118-73791-0に記載されている。
【０１００】
図３は、「ナイフオーバーロール」ＰＵコーティングプロセス及び対応するコーティングアセンブリを示す。粘性のある液体反応混合物２１０は、容器２１２の開口部２１４を出ると液体ＰＵ塊とも呼ばれ、キャリア構造物３０８上に付与される。複数の人工芝繊維３０２がキャリア構造物の表側から突き出ており、液体ＰＵ塊２１０がキャリアの裏側に付与される。ロール３０６がキャリア３０８を矢印で示す方向に移動させる間、ＰＵ塊が連続的に付与される。断面図で示された「ナイフ」３０４は、キャリア３０８の上方に規定の距離をおいて位置しており、ナイフ３０４とキャリア３０８の間の空間を通過する粘性のあるＰＵ塊２１０が規定の高さを有するようにする。
【０１０１】
好ましい実施形態によれば、液体ＰＵ塊は、非発泡ポリウレタン、すなわち、（実質的に）非多孔質であるＰＵである。
【０１０２】
本発明の実施形態によるＰＵ塊の高粘度、並びに開口部２１４の構成及び寸法、並びにこの開口部を流れるＰＵ塊の速度は、規定量のＰＵ塊がナイフ３０４の表側の前で積み重なり、蓄積するように選ばれる。これにより、人工芝の生成された片のＰＵバッキングの厚さが一定になる。
【０１０３】
ＰＵ塊２１０は、キャリア３０８の裏側に均一に付与された後、人工芝のコーティングされた片を室温で約１０分間保持することによって硬化される（粘度の増加）。典型的には、ＰＵバッキングは、キャリア上へのその付与から３０分後には固体である。
【０１０４】
優先的には、固化を速めるために、人工芝は約１００℃の高温に曝される。典型的には、高温で９０秒後、ＰＵ塊の９０〜９５％が「キュアされる」（固体状態である）。例えば、コーティングアセンブリは、オーブン内で人工芝のコーティングされた片を自動的に搬送し得る。
【０１０５】
図４は液体ポリマー混合物４００を示す。ポリマーは、ポリオレフィン、例えば、ポリエチレン混合物である。ポリマー混合物は、押出プロセスにおいてモノフィラメント４１２を生成するために使用される。ポリマー混合物４００は、ＵＶ安定剤、顔料、難燃剤又は同種のものなどの添加剤４０４、４０６を含む。プレート４０８内の孔４１０にポリマー混合物４００を押し通すためにスクリュー、ピストン又は他の装置が使用される。これにより、ポリマー混合物４００がモノフィラメント４１２に押し出される。
【０１０６】
いくつかの実施形態において、ポリマー混合物は、より硬いポリマー、例えば、ポリアミドのポリマービーズ４０８を含み得る。押出プロセスの間の流動力学により、ビーズがモノフィラメント４１２の中心に集中する傾向がある。これは、モノフィラメントのコア領域内に硬い糸状のＰＡ領域が集中することになり得る一方、モノフィラメントの表面はほぼ完全に疎水性ＰＥからなる。したがって、怪我及び皮膚の火傷から保護するが、非常に疎水性の表面を有し、したがって、極性のＰＵバッキングから容易に離れ得る柔らかいＰＥ表面を有する、回復性が高い繊維が提供される。
【０１０７】
したがって、押出ラインを生成する繊維にポリマー混合物４００を供給することによってモノフィラメントが生成される。溶融混合物は、溶融物流をフィラメント又はテープ状に成形しながら押出ツール、すなわち、紡糸口金プレート又は幅広のスロットノズルを通過し、紡糸水浴内で急冷又は冷却され、様々な回転速度で回転する加熱されたゴデット及び／又は加熱オーブンを通過することによって乾燥及び伸張される。モノフィラメント又は繊維は後に第２のステップにおいてオンラインで別の加熱オーブン及び／又は加熱されたゴデットの組を通過しながら徐冷され得る。
【０１０８】
実施形態によれば、（１つ以上のモノフィラメント４１２を含み得る）人工芝繊維の製造は、伸張したモノフィラメントをヤーンに成形するステップを含む。複数の、例えば４〜８本のモノフィラメントがヤーンに成形され得、又は仕上げられ得る。
【０１０９】
実施形態によれば、押出は、４０〜１４０bar、より優先的には６０〜１００barの間の圧力で実施される。ポリマー混合物は、すべてのポリマーが溶融するまで混合及び加熱される固体ポリマー組成物にポリマー顆粒を添加することによって生成され得る。例えば、ポリマー混合物は、押出時に１９０〜２６０℃、より優先的には２１０〜２５０℃の温度に達するよう加熱され得る。
【０１１０】
実施形態によれば、伸張するステップは、１．１〜８の範囲内の、より優先的には３〜７の範囲内の伸張度に従って、再加熱されたモノフィラメントを伸張するステップを含む。
【０１１１】
実施形態によれば、急冷するステップは、１０〜６０℃の、より優先的には２５℃〜４５℃の間の温度を有する急冷溶液中で実施される。
【０１１２】
実施形態によれば、キャリアへの人工芝繊維の組み込みは、人工芝繊維をキャリアにタフトするステップ、又は人工芝繊維をキャリアに織り込むステップを含む。
【０１１３】
実施形態によれば、急冷溶液（例えば、水浴）は、１０〜６０℃、より優先的には２５℃〜４５℃の間、さらにいっそう優先的には３２℃〜４０℃の間の温度（押出ノズル又は（複数の）孔の直後）を有する。
【０１１４】
実施形態によれば、押出は８０barの圧力で実施され、押出時のポリマー混合物は、２３０℃の温度を有し、伸張度は５であり、急冷溶液（例えば、水浴）は、３５℃の温度を有する。
【０１１５】
図５ａは、人工芝繊維のタフティング、及び複数の人工芝繊維がタフティングによりキャリア３０８内、例えば、テキスタイル面にどのように配置され得るかを示す。キャリア３０８は、疎水性ポリマー、例えば、ＰＥでできたテキスタイルであり得る。タフティングはテキスタイル製織の一種であり、（モノフィラメント４１２又は複数のモノフィラメントの束であり得る）人工タフト繊維５０１がキャリア３０８上に挿入される。
【０１１６】
本明細書において用いられる「モノフィラメント」は、液体ポリマー混合物を単一の開口部から押し出すことによって生成されるフィラメントであり、又は、スリットフィルム技術に従って生成されるポリマーテープのスライスである。
【０１１７】
挿入が行われた後、図５ａに示すように、繊維の短いＵ字形のループは、キャリアの表面の外側に向く。次に、１つ以上の刃でループを切り開く５０２。切断ステップの結果、図５ｂに示すようにループ及びモノフィラメントあたり２つの人工芝繊維端部がキャリアから外に向き、草のような人工芝表面が生成される。それによって、キャリア３０８に挿入された（人工芝繊維の第１の部分に対応する）モノフィラメントの第１の部分５０６がキャリアの下側（裏側）に露出し、該モノフィラメントの第２の部分３０２がキャリアの上側に露出する。モノフィラメント／繊維の一部の部分５０４がキャリア構造物内に位置する。繊維又は繊維束は、キャリアの裏側の外側にループ５０３として突き出る。タフティングプロセスにおいて生成された人工芝の片は、キャリアの裏側にＰＵ塊２１０を付与するために、図３に示したコーティングアセンブリに送られ得る。
【０１１８】
図６ａ及び図６ｂは、ＰＵバッキングに埋め込まれたモノフィラメント及び繊維の部分を示す。参照番号６００は、本発明の実施形態に従って生成されたＰＵ塊２１０でコーティングされた一片の人工芝の全高を表す。疎水化ＰＵ塊は、任意でペール油を含有していてもよく、液体又は流体状態の界面活性剤は、複数のモノフィラメントからなる繊維の内部に位置するモノフィラメントを含む繊維の周りを流れて繊維を濡らした。図６ａ及び図６ｂに示したＰＵ塊２１０’は既に固化しており、疎水性ポリマーモノフィラメントをＰＵバッキング内に強く固定している。
【０１１９】
図６ａ及び図６ｂは、本発明の異なる実施形態に対応する。
【０１２０】
図６ａは、高粘性のＰＵ塊から、かつ／又はＰＵ塊がキャリアに浸透してこれを越えるのを防ぐ目が細かいキャリア３０８でできた一片の人工芝を示す。本実施形態において、フィラメント５０１の第１の部分３０２は、キャリア３０８から人工芝の表側に突き出ており、液体ＰＵ塊２１０がコーティングプロセスの間にキャリアの表側に到達できなかったため、ＰＵ膜に埋め込まれていない。また、キャリア内の繊維の部分５０４は、この実施形態ではＰＵ塊で濡らされない。しかし、モノフィラメントの第２の部分５０６は、コーティングプロセスの間に液体ＰＵ塊２１０に埋め込まれた。該第２の部分の長さは比較的短いが、高い疎水性及びＰＵ塊２１０による繊維の改善された濡れにより、繊維がファンデルワールス力によってバッキング内に堅固に固定されるようになり、スリップスティック現象がタフト引き抜き力から繊維をさらに保護するようになる。
【０１２１】
図６ｂは、（図６ａの実施形態と比べて）より低粘性のＰＵ塊から、かつ／又は目が広いキャリア３０８でできた一片の人工芝を示す。キャリアは、ＰＵ塊２１０がキャリアに浸透して人工芝の表側に到達するのを可能にするテキスタイルメッシュ、又は穿孔を含む別のタイプの材料であり得る。したがって、図６ｂ中の繊維の部分３０２は、ＰＵ膜２１０に埋め込まれていない第１の部分６０４、及びキャリアに浸透したＰＵ膜２１０．２に埋め込まれた別の部分６０２を含む。加えて、部分５０４及び５０６は、液体ＰＵ塊２１０で濡らされ、これに埋め込まれている。したがって、キャリア、キャリアに挿入された繊維の部分、及びキャリアの表側の繊維の別の部分６０２が、キャリアの裏側の部分５０６に加えて、ＰＵバッキングに埋め込まれ得る。
【０１２２】
コーティングプロセスにおいてキャリアの裏側に付加された液体ＰＵ塊２１０は、配置された人工芝繊維のモノフィラメントの少なくとも一部の部分を取り囲み、それによってそれを機械的に固定する。次に、液体ＰＵ混合物２１０は、室温で、又はオーブン内でＰＵベースの人工芝バッキング２１０’に固化する。固体膜が人工芝バッキングとして働く。いくつかの例では、別のコーティング層が人工芝バッキングの底面に付加され得る。
【符号の説明】
【０１２３】
１０２−１０４  ステップ
２０２  第１の混合物用の第１のタンク
２０４  第２の混合物用の第２のタンク
２０６  第３の混合物用の容器
２０８  ブレンダー
２１０  ＰＵ塊
２１０’  固化したＰＵ塊
２１２  コーティングアセンブリのホース
２１４  ホースの開口部
３０２  キャリアから突き出ている繊維
３０４  ナイフ
３０６  ロール
３０８  キャリア（例えば、テキスタイルメッシュ）
４００  繊維生成用のポリマー混合物
４０２  疎水性繊維ポリマー
４０４  添加剤
４０６  添加剤
４０８  プレート
４１０  押出ノズルの開口部
４１２  押し出されたモノフィラメント
５０１  人工芝繊維
５０２  切断操作
５０３  繊維のループ
５０４  キャリア内の繊維の部分
５０６  キャリアの裏側に突き出ている繊維の部分
６００  人工芝
６０２  キャリアの表側に突き出ている繊維の部分がＰＵ塊に埋め込まれている
６０４  キャリアの表側に突き出ている繊維の部分がＰＵ塊に埋め込まれていない
【図１】
2019509404.tif 000004
【図２】
2019509404.tif 000005
【図３】
2019509404.tif 000006
【図４】
2019509404.tif 000007
【図５ａ−５ｂ】
2019509404.tif 000008
【図６ａ】
2019509404.tif 000009
【図６ｂ】
2019509404.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月24日(2018.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２のポリオールをイソシアナートと反応させるステップを含む、流体ポリウレタン塊（２１０）を生成するステップ（１０２）であって、
前記第１のポリオールは、分子あたり少なくとも２個のヒドロキシル基を有するポリエーテルポリオール及び／又はポリエステルポリオールであり、前記第２のポリオールはポリブタジエンジオールであり、
前記イソシアナートは、イソシアナートモノマー、イソシアナートポリマー若しくはイソシアナートプレポリマー又はそれらの混合物を含み、前記イソシアナートモノマー、イソシアナートポリマー及び前記イソシアナートプレポリマーは、分子あたり２個以上のイソシアナート基を有するステップと、
繊維の第１の部分（３０２）が、キャリアの表側に突き出るように、かつ繊維の第２の部分（５０６）が、キャリアの裏側に位置するように人工芝繊維（５０１）をキャリア（３０８）に組み込むステップ（１０４）と、
前記流体ポリウレタン塊を前記キャリアの前記裏側に付加するステップ（１０６）であって、それによって前記ポリウレタン塊が、前記繊維の少なくとも前記第２の部分を取り込むステップと、
前記キャリアの前記裏側の前記流体ポリウレタン塊を硬化させるステップ（１０８）と
を含む、人工芝（６００）の製造方法。
【請求項２】
ポリブタジエンジオールが、第１のポリオール及びイソシアナートの組み合わせの０．５〜１０重量％の量、より優先的には前記組み合わせの１．０〜９．０重量％の量、最も優先的には前記組み合わせの４．０〜８．０重量％の量を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ポリブタジエンジオールが、１０００〜６０００g/molの範囲内の、より優先的には１．５００〜４．５００g/molの範囲内の数平均分子量を有する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
ポリブタジエンジオールが、水を含んだポリブタジエンジオールである、請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
第１のポリオールが、ポリブタジエンジオールを含まず、前記第１のポリオールが優先的に、ポリカルボナートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、プロピレンオキシドベースのポリオール、ポリプロピレンポリオール、ポリスルフィドポリオール、ポリエーテルグリコール又は１つ以上の前記ポリオールの混合物である、請求項１〜４のいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
第１のポリオールが、ポリエステルポリオールをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第１及び／若しくは第２のポリオールを含み、かつ／又はイソシアナートを含む混合物に湿潤剤を添加するステップをさらに含む、請求項１〜６のいずれか一項記載の方法。
【請求項８】
湿潤剤が、第１及び第２のポリオール並びにイソシアナートの組み合わせの０．０１重量％〜１．０重量％の量、より優先的には前記組み合わせの０．８重量％〜１．２重量％の量、最も優先的には前記組み合わせの０．０５〜０．１５重量％の量を有する界面活性剤である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第１及び第２のポリオールを含み、かつ／又はイソシアナートを含む混合物に油を添加するステップであって、前記油が、前記ポリオール及び前記イソシアナートの組み合わせの０．５％重量〜４重量％、より優先的には０．７重量％〜１．２重量％の量で添加されるステップをさらに含む、請求項１〜８のいずれか一項記載の方法。
【請求項１０】
油がペール油である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
流体ポリウレタン塊が、１０００g/lを超える密度を有する、優先的には１１００g/l〜１５００g/lの範囲内の、より優先的には１２００g/l〜１４００g/lの範囲内の密度を有する、請求項１〜１０のいずれか一項記載の方法。
【請求項１２】
人工芝繊維をキャリアに組み込むステップが、前記人工芝繊維を前記キャリアにタフトするステップ、又は前記人工芝繊維を前記キャリアに織り込むステップを含む、請求項１〜１１のいずれか一項記載の方法。
【請求項１３】
人工芝繊維が疎水性ポリオレフィン繊維である、請求項１〜１２のいずれか一項記載の方法。
【請求項１４】
流体ポリウレタン塊を硬化させるステップが、
キャリアの裏側のポリウレタン塊を７０〜１４０℃の温度まで加熱するステップ
を含む、請求項１〜１３のいずれか一項記載の方法。
【請求項１５】
ポリマー混合物（４００）を生成するステップと、
前記ポリマー混合物をモノフィラメント（４１２）に押し出すステップと、
前記モノフィラメントを急冷するステップと、
前記モノフィラメントを再加熱するステップと、
前記モノフィラメントを人工芝繊維に成形するために、前記再加熱されたモノフィラメントを伸張するステップと
を含む、ポリマー繊維を生成するステップをさらに含む、請求項１〜１４のいずれか一項記載の方法。
【請求項１６】
生成されたポリマー混合物が、モノフィラメントの内部及び表面のポリマーを結晶化するための核剤をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
人工芝繊維が、モノフィラメントの束である、請求項１〜１６のいずれか一項記載の方法。
【請求項１８】
ポリウレタンが、第１及び第２のポリオールとイソシアナートとの反応生成物であり、
前記第１のポリオールが、分子あたり少なくとも２個のヒドロキシル基を有するポリエーテルポリオール及び／又はポリエステルポリオールであり、前記第２のポリオールがポリブタジエンジオールであり、
前記イソシアナートが、イソシアナートモノマー、イソシアナートポリマー若しくはイソシアナートプレポリマー又はそれらの混合物を含み、前記イソシアナートモノマー、前記イソシアナートポリマー及び前記イソシアナートプレポリマーが、分子あたり２個以上のイソシアナート基を有するポリウレタンバッキング（２１０’）と、
キャリア（３０８）と、
繊維の第１の部分（３０２）が、前記キャリアの表側に突き出るように、かつ繊維の第２の部分（５０６）が、前記キャリアの裏側に位置するように前記キャリアに組み込まれ、前記繊維の少なくとも前記第２の部分が前記ポリウレタンバッキング（２１０’）に組み込まれた人工芝繊維（５０１）と
を含む人工芝（６００）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
米国特許出願公開第２００９／０２７５６９０号明細書には、無極性材料（例えば、ポリエチレン）と極性材料（例えば、ポリウレタン）との間の接着を促進するための方法が記載されている。無極性材料との接着は、非極性ポリオレフィン及びポリジエンベースのポリウレタンのブレンドを生成することによって促進される。ポリマーブレンドは金属合金に似た材料であり、異なる物理特性を有する新たな材料を生成するために少なくとも２種類のポリマーが一緒にブレンドされる。この純粋に「物理的な」混合において、２種類以上の異なるポリマーの巨大分子間に新たな化学結合は形成されない。
ＷＯ２０１５／０８１０８０Ａ１は、支持材の総重量に対して９０重量％から９５重量％の量で存在する粒子、及び支持材の総重量に対して０．５重量％から１０重量％の量で存在する、該粒子について配置されたポリウレタンコーティングを含む支持材を開示している。ポリウレタンコーティングは、イソシアネート成分及びポリジエンポリオールを含むイソシアネート反応性成分の反応物を含む。
ＷＯ９９／１０４０１Ａ１は、２から３の範囲で官能基を有するポリイソシアネートと１．５から２．５の範囲で官能基を有する水素化ポリブタジエンポリオールとを反応させることにより得ることができるポリウレタン、及び水素化の前に３０から７０重量％の１，２−ビニル成分を含む、構造物の接着剤組成物を開示している。ＮＣＯ：ＯＨのモル比は、１．０５から１．６までの範囲である。
ＷＯ２００９／０５６２８４Ａ１は、第一の芝カーペットの後方に、低温であっても急速に架橋する２又は３成分のポリウレタン生成物を噴霧し、コンパクトで可塑性であり、均一かつ気泡を包含しないコーティング接着剤のフィルムを得ることからなる、人工草を製造するための方法を開示しており、改善された化学又は水耐性を有し、芝が第一の織物に対し強固に結合している。
ＧＢ２３１３１２８Ａは、有機イソシアネートと少なくとも２つのイソシアネート反応性水素を有する疎水性化合物、長鎖炭化水素及びそれらの混合物、場合により他の成分との反応生成物である、耐汚染性のポリウレタンを開示している。該ポリウレタンは、天然において疎水性である。該耐汚染性のポリウレタンは、所望の硬さに調整される。
特開２００６−０９６９１２号公報は、２パック硬化型ポリウレタン樹脂組成物を開示している。該組成物は、ポリブタジエンポリオールを１０から６０質量％で含むポリオール（ａ）とポリイソシアネート（ｂ）との反応によって得られるウレタンプレポリマー（Ａ）と、イソシアヌレート基含有ポリイソシアネート（Ｂ）、及びポリブタジエンポリオールを１０から５０質量％の量で含有するポリオール（Ｃ）を含有する硬化剤を含有する第１剤を含む。第１剤に含まれるイソシアネート基に対する硬化剤に含まれるヒドロキシル基のモル比（ＮＣＯ／ＯＨ）は、０．８から１．０５である。
【国際調査報告】
2019509404.tif 000011
2019509404.tif 000012
2019509404.tif 000013